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膨胀节是在工艺管道布置中经常会遇到的一种管件。正确使用膨胀节可以大大的增加管道的柔性，解决热胀推力及二次应力产生的一些问题。这是来自百度百科的解释：“膨胀节习惯上也叫补偿器，或伸缩节。由构成其工作主体的波纹管（一种弹性元件）和端管、支架、法兰、导管等附件组成。膨胀节是为了补偿因温度差与机械振动引起的附加应力，而设置在容器壳体或管道上的一种挠性结构。利用其工作主体波纹管的有效伸缩变形，以吸收管线、导管、容器等由热胀冷缩等原因而产生的尺寸变化，或补偿管线、导管、容器等的轴向、横向和角向位移。也可用于降噪减振、供热上，为了防止供热管道升温时，由于热伸长或温度应力而引起管道变形或破坏，需要在管道上设置补偿器，以补偿管道的热伸长，从而减小管壁的应力和作用在阀件或支架结构上的作用力。由于膨胀节作为一种能自由伸缩的弹性补偿元件，具有工作可靠、性能良好、结构紧凑等优点，已广泛应用在化工、冶金、核能等部门。在容器上采用的膨胀节，有多种形式，就波纹的形状而言，以U形膨胀节应用得最为广泛，其次还有Ω形和C形等。而在管道上采用的膨胀节就结构补偿而言，又分为万能式、压力平衡式、铰链式以及万向接头式等。”这篇文简单说说自由式膨胀节的用法。一组自由式的波纹管，理论上讲，它既可以轻松的在轴向产生变形，也可以在横向和角向近乎自由的变形。它就好比弹簧一样，跟管道比起来，它的厚度很薄，整体成型，截面如π型。我们都知道，如果长直管道轴向柔性不够，会优先选择π型弯管给管道做自然补偿。一个π型弯增加了4个弯头，柔性肯定比直管好得多（在轴向）。波纹管也是这个原理，只不过它不是以整个管道为基础来做成π字型，而是以非常薄的合金钢板代替管子。可以想象，它的柔性肯定比管道做成的π弯要好的太多。但是，同时也要明白一点，这么薄的钢板，是很难承受过高的压力的。还有就是如果波纹管内部走的介质有腐蚀性，一旦波纹管产生腐蚀，可没有充足的壁厚裕量给腐蚀消耗的。单个波纹管的补偿量是极其有限的，通常会让多个波纹管串接成一组联合使用，这样它的补偿能力才能满足管道的需要，问题来了，不同单波之间的连接也是具有相当复杂工艺要求的。因此，波纹管在高压环境不宜使用，其本身构造决定了波纹管是易损品，因此管内介质如果有毒，易燃易爆等，对人和环境会产生很大潜在威胁的情况下，并不建议甚至杜绝使用波纹管。综上所述，波纹管的补偿能力虽然比管道的自然补偿要好，在配管时选择采用波纹管膨胀节是很谨慎的。如果最终采用了波纹管，那么就需要工程师按照要求进行严格的设计，一是保证它能真正吸收相应的管道热胀，一是保证它的运行安全可靠。通常情况下，自由式波纹管的使用方法是固定的，用自由式波纹管来吸收管道的轴向位移。首先在直管段两端设置两个固定墩，在靠近固定墩的位置连接波纹管，距离最好控制在管道直径的4倍以内。然后，在波纹管的另一端4倍管道直径的位置必须设置一个导向支架，14倍管道直径的位置再设置第二个导向支架，后面的管道部分，正常的跨距支架都应做成导向形式的支架。如下图，为什么要这么做？先看下面的图片，1，固定支架的必要性。管内介质压力P乘以管内壁横截面积A，即PA我们在这称为盲板力。这个推力，有把管道往两端拉开的趋势。管道本身是很强的结构，只要设置合理盲板力是不会拉断管道的，但是，如果管道的中间加入一组波纹管，情况就很不一样了，通常这个盲板力是很大的，在波纹管这个薄弱的位置，波纹管极可能被拉断。因此为了避免这种情况的发生，会在管道的两端设置两个固定墩，保证管道不会在盲板力的作用下往两端移动，这样盲板力就会传到两端的固定墩上，管道维持原来的样子，不至于拉开波纹管。如果直管段产生热胀伸长，伸长量就会往柔软波纹管传去，热胀只产生挤压波纹管变形的热胀推力就可以伸长了。这个热胀推力实际上就是克服波纹管轴向刚度而产生的力，力的大小为波纹管压缩量乘以波纹管轴向刚度。这个力比完整的直管段热胀推力要小很多，那么二次应力相应的就变小了，管道柔性增加了。总之，这两个固定墩是不可或缺的。2，导向支架的必要性。波纹管通常设置在固定墩的一端，另一端的管道是比较长的，如果只设计相应的承重支架分配管道的重量是不合适的。因为另外一边的长直管道只有一个固定墩限制，管道在横向可活动的自由度是很大的。再加上波纹管横向刚度非常小。当介质流过的时候，在波纹管两端产生巨大的内压盲板力，如果两端管道没有完全对中，波纹管中心线不在同一条直线上，会造成两端盲板力交错，长端管道与波纹管连接处发生不可预知的横向移动，瞬间使管道错位，拉断波纹管。这种情况是很难避免的，管内介质流经波纹管时产生一定程度的扰动，或管内介质压力发生一定程度的波动都会引发长端管道的横向移动。因此，使用自由式波纹管补偿长直管道轴向位移的时候，导向支架是必不可少的，它可以有效保证管道不发生横向的移动。除了自由式波纹管必须注意这些，还有其它类似作用的补偿器也应该遵循这种设计逻辑，如专门补偿轴向用到的伸缩节，套筒补偿器等。如下面的这段管道。DN，走水，常温，压力1-2MPA，固定墩中间的承重支架都只包围了管道下部的1/3，虽然能起到一定的导向作用，但不能当做正经的导向支架，如果水流扰动，压力扰动，管道横向运动的可能性还是比较大的。这段管道在试水打压时伸缩节横向变形失效。欢迎

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